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第13 讲 无机非金属材料
1.掌握Si 元素的单质及其重要化合物的性质及应用。
2.掌握无机非金属材料的性质和用途。。
考点一 碳族元素 硅和二氧化硅
1．碳族元素概述
(1)碳、硅、锗、锡、铅均属于第ⅣA 族元素，又称碳族元素，其价电子排布式为ns2np2。
(2)碳的单质
①碳单质的存在形式有金刚石、石墨、无定形碳、足球烯，它们互为同素异形体。
②几种单质的结构特点
金刚石：正四面体空间网状结构；石墨：平面正六边形层状结构，C60是由60 个碳原子形成的足球状分子
晶体。
2．硅单质
3．二氧化硅
任务目标
必备知识
1
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1．下列关于碳和硅的叙述中，正确的是 ( )
A．氧化物都能与NaOH 溶液反应
B．单质在加热时都能跟O2反应
C．氧化物都能溶于水生成相应的酸
D．碳和硅两种元素共有两种单质
【答案】B
【解析】 CO 不溶于水，不能生成相应的酸，也不能与NaOH 溶液反应，A 错误；SiO2不溶于水，也不
能与水反应生成相应的酸，C 错误；碳有金刚石、石墨、C60等同素异形体，硅有晶体硅和无定形硅等，所
以两种元素共有多种单质，D 错误。
2．下列物质：①氢氟酸，②浓H2SO4；③烧碱溶液，④Na2CO3固体；⑤氧化钙；⑥浓HNO3。其中在一定
条件下能与SiO2反应的有( )
A．①②⑥
B．②③⑥
C．①③④⑤
D．全部
【答案】C
【解析】SiO2可与烧碱溶液、氧化钙反应，表现出酸性氧化物的性质；SiO2可与氢氟酸反应；在制玻璃过
程中SiO2与Na2CO3固体反应；SiO2不能与浓硫酸和浓硝酸反应。
3.下列关于硅及其化合物的说法中，正确的是( )
A.硅可用于制造光导纤维，玛瑙的主要成分是硅酸盐
B.玻璃、陶瓷和水晶饰物都是硅酸盐制品
C.可用反应Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3(胶体)制取硅酸
D.二氧化硅具有导电性，是人类将太阳能转变为电能的常用材料
【答案】C
要点突破
2
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【解析】A 错，装置Ⅰ中Zn 与稀硫酸反应生成ZnSO4和H2,装置Ⅱ中盛有浓硫酸，用于干燥H2,装置Ⅲ需要
水浴加热，其目的是使SiHCl3气化，与H2在装置Ⅳ中发生反应。B 错，实验时，要先打开盛装稀硫酸的分
液漏斗，利用生成的H2排出装置内的空气，防止在加热时发生爆炸。C 对，检验硅中是否含有铁单质，加
入盐酸生成FeCl2,再加入H2O2生成Fe3+,然后用KSCN 溶液进行检验。D 错，石灰石的主要成分是CaCO3,与
稀硫酸反应生成微溶于水的CaSO4,附着在石灰石表面，阻止反应的进行，要使用稀盐酸。答案：C
考点二 硅酸、硅酸盐和无机非金属材料
1．硅酸
— 不 溶于水，无色透明的胶状物质。
|
—
|
— H2SiO3=====SiO2＋H2O
|
—可溶性硅酸盐(如Na2SiO3)与盐酸等反应制得：
| Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓
—
2．硅酸盐
(1)定义：由 硅、氧和金属 元素组成的化合物的总称，是构成地壳岩石的主要成分。
(2)表示方法：硅酸盐矿物的成分复杂，常用氧化物的形式表示它们的组成，如硅酸钠(Na2SiO3)写成
Na2O·SiO2 ，钾云母(KH2Al3Si3O12)写成 K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O 。
(3)硅酸钠(Na2SiO3)。
①白色、可溶于水的粉末状固体，其水溶液俗称 水玻璃 ，有黏性，水溶液显 碱 性。
②与较强的酸反应，如与盐酸反应的化学方程式为 Na2SiO3＋2HCl===2NaCl＋H2SiO3↓ ；与CO2水溶液反
应的化学方程式为 Na2SiO3＋CO2＋H2O===Na2CO3＋H2SiO3↓ 。
③用途：黏合剂(矿物胶)，耐火阻燃材料。
3．无机非金属材料
(1)传统无机非金属材料
水泥
普通玻璃
陶瓷
生产原料
石灰石、黏土
纯碱、石灰石、石英
黏土
主要设备
水泥回转窑
玻璃窑
陶瓷窑
(2)新型无机非金属材料，如高温结构陶瓷、光导纤维、生物陶瓷、压电陶瓷等。
必备知识
3
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4．特殊功能的含硅材料
(1)SiC(俗称 金刚砂 )具有类似于金刚石的结构，硬度大，可用作砂纸、砂轮的磨料。
(2)含硅4%硅钢具有很高的导磁性，可用作 变压器 的铁芯。
(3)硅橡胶具有耐高温、耐低温的性质。
特别提醒：
(1)Na2SiO3 的水溶液俗称水玻璃，与玻璃成分不同，水玻璃又称泡花碱，但它却是盐溶液，而不是碱溶
液。
(2)氧化物形式只表示硅酸盐的组成而不表示其结构，切不可认为硅酸盐是由氧化物混合而成的。
1.陶瓷是火与土的结晶，是中华文明的象征之一，其形成、性质与化学有着密切的关系。下列说法错误的
是( )
A.“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色，来自氧化铁
B.闻名世界的秦兵马俑是陶制品，由黏土经高温烧结而成
C.陶瓷是应用较早的人造材料，主要化学成分是硅酸盐
D.陶瓷化学性质稳定，具有耐酸碱侵蚀、抗氧化等优点
【答案】A
【解析】氧化铁为红棕色固体，瓷器的青色不可能来自氧化铁，故A 错误；秦兵马俑是陶制品，陶制品是
由黏土烧制而成的，故B 正确；陶瓷的主要原料是取之于自然界的硅酸盐矿物，陶瓷的主要成分是硅酸
盐，与水泥、玻璃等同属硅酸盐产品，故C 正确；陶瓷的主要成分是硅酸盐，硅酸盐的化学性质不活泼，
具有不与酸或碱反应、抗氧化的特点，故D 正确。答案：A
2．高纯度晶体硅是典型的无机非金属材料，又称“半导体”材料，它的发现和使用曾引起计算机的一场
“革命”。它可以按下列方法制备：SiO2Si(粗)――→SiHCl3――→Si(纯)下列说法正确的是 ( )
A．步骤①的化学方程式为：SiO2＋C=====Si＋CO2↑
B．步骤①②③中每生成或反应1 mol Si，转移4 mol 电子
C．二氧化硅能与氢氟酸反应，而硅不能与氢氟酸反应
D．SiHCl3(沸点33.0℃)中含有少量的SiCl4(沸点67.6℃)通过蒸馏(或分馏)可提纯SiHCl3
【答案】D
【解析】步骤1 的化学方程式为：SiO2十2C=====Si 十2CO↑，A 错误；步骤②③中每生成或反应1 mol
Si，转移2 mol 电子，B 错误；硅能与氢氟酸反应生成SiF4和氢气，C 错误；D 正确。
3.玻璃与人们的生产生活密切联系。玻璃制品随处可见。 (1)一般住宅的窗玻璃是普通玻璃，制造普通玻
要点突破
4
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璃的主要原料是 、 、 ，粉碎后放入玻璃窑中在高温下发生反
应生成玻璃，普通玻璃的成分是 、 、
(2)某玻璃中成分用氧化物表示时Na2O、CaO、SiO2的质量之比为31:28:180,此玻璃的组成可表示为(填选
项)
A.Na2O·CaO·6H2SiO3
B.Na2O·CaO·6SiO2
C.2Na2O·2CaO·9SiO2
D.6Na2O·6CaO·SiO2
【答案】（1）纯碱 石灰石 石英砂 CaSiO3 Na2SiO3 SiO2 (2)B
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